Microscopie Matricielle Quantitative: Imagerie Non-Invasive des Ovocytes et des Embryons (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

L’infertilité touche un couple sur six dans le monde, et le recours aux techniques d’Assistance Médicale à la Procréation (AMP) ne cesse d’augmenter (plus de quatre millions de cycles par an). Pourtant, les taux de succès restent faibles : seul un embryon transféré sur quatre conduit à une naissance. Les outils d’évaluation des ovocytes et embryons reposent sur une observation morphologique 2D subjective, au pouvoir prédictif limité. Il est donc nécessaire de développer des outils non invasifs, objectifs et quantitatifs d’évaluation de la compétence embryonnaire.

Le projet de thèse s’appuiera sur une technologie d’imagerie 3D en temps réel et sans marquage, développée à l’Institut Langevin [1,2] et valorisée par la jeune entreprise deeptech OWLO [3]. Basée sur la mesure ultra-rapide de la matrice de réflexion optique, cette approche combine des algorithmes de correction d’aberrations et de diffusion multiple pour fournir des images tridimensionnelles d’une qualité et d’une résolution inédites, tout en pénétrant profondément dans le milieu biologique.
L'objectif de la thèse est de démontrer que l'imagerie matricielle peut aller au-delà d'une simple représentation de la réflectivité de l'échantillon et ouvrir la voie à une imagerie optique quantitative des ovocytes et des embryons.
(i) La fréquence d'images élevée de la technologie OWLO nous permet de capturer les variations temporelles de la réflectivité. Ces fluctuations rapides sont généralement liées à un transport actif au sein du cytoplasme cellulaire [4,5]. L’hypothèse est que le contraste dynamique constituera un outil extrêmement précieux pour suivre le mouvement des lipides et des organites aux différentes étapes de la maturation des ovocytes et pour obtenir un meilleur contraste permettant le comptage des cellules et des noyaux à différents stades du développement embryonnaire.
(ii) La capacité à explorer la dynamique à l’œuvre dans l’échantillon permettra également de suivre la propagation des ondes élastiques [6] dans les ovocytes et les embryons. Notre dispositif interférométrique offre en effet une forte sensibilité de phase au déplacement axial de l’échantillon. En surveillant les déformations dans l’ensemble du volume de l’ovocyte ou de l’embryon, nous serons en mesure de mesurer leurs propriétés viscoélastiques [7]. Les propriétés biomécaniques des ovocytes et des embryons subissent une transformation dynamique caractéristique, depuis la maturation de l’ovocyte [8] jusqu’au stade zygotique, puis à la formation du blastocyste [9]. Une évaluation biomécanique des ovocytes et des embryons est donc cruciale pour prédire leur potentiel de développement.
(iii) Alors que les aberrations induites par l’échantillon sont généralement considérées comme un obstacle à la microscopie conventionnelle, elles peuvent en réalité être exploitées pour cartographier l’indice de réfraction à l’intérieur de l’échantillon biologique. Des travaux expérimentaux récents en ultrasons [10] et une étude théorique dans le contexte de la microscopie optique [11] ont ouvert la voie à cet objectif ambitieux en s’appuyant sur le cadre de l’imagerie matricielle. L’objectif du projet de thèse sera d’utiliser ces outils pour aller au-delà d’une simple image de réflectivité et obtenir une image complémentaire de la distribution de l’indice de réfraction à l’intérieur des ovocytes et des embryons.
(iv) Si la diffusion multiple est généralement considérée comme un cauchemar pour l’imagerie, elle peut également être utilisée à des fins de caractérisation. Une fois encore, une étude récente par ultrasons [12] a montré comment l’évolution de la contribution de la diffusion multiple en fonction de la profondeur permet de mesurer le libre parcours moyen de diffusion, c’est-à-dire la distance typique entre deux événements de diffusion successifs. Ce paramètre physique est potentiellement un biomarqueur pertinent de la concentration en lipides, un indicateur de l’état de maturation de l’ovocyte et de la qualité de l’embryon [13].

L’ambition de la thèse est donc de franchir une étape décisive : passer d’une imagerie qualitative à une caractérisation quantitative et non invasive des ovocytes et embryons vivants.

[1] P. Balondrade, V. Barolle et al., Nat. Photon. 18, 1097-1104, 2024
[2] E. Giraudat, V. Barolle, F. Bureau et al., arXiv:2410.11126, 2026
[3] www.owlo.io
[4] J. Scholler, K. Groux, O. Goureau, et al., Light Sci. Appl. 17, 140, 2020
[5] S. Azzollini et al., Biomed. Opt. Express 14, 3362, 2023
[6] P. Grasland-Mongrain et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 115, 861–866, 2018
[7] G. Flé et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, e2213836120, 2023
[8] L. Yanez et al., Nat. Commun. 7, 10809, 2016
[9] J. Kort and B. Behr, Fertility and Sterility 108, 738-741, 2017
[10] B. Hériard Dubreuil et al., arXiv:2602.03281, 2026
[11] T. Wasik et al., IEEE Trans. Comput. Imag. 12, 533-547, 2026
[12] A. Goïcoechea et al., Phys. Rev. Lett. 133, 176301, 2024
[13] S. Bisogno et al., Human Reproduction 39, 2754–2767, 2024

Votre Environnement de Travail

Le cadre de travail est le laboratoire Institut Langevin (https://www.institut-langevin.espci.fr/home). Le contrat est à temps plein. La thèse est financé sur l'ANR QUANTIFY qui traite de l'imagerie optique quantitative des ovocytes et des embryons

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Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

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